Российским ученым из Московского физико-технического института удалось выяснить, что обычное золото можно превратить в почти полностью «плоскую» двумерную структуру, прикрепив атомы к специальной подложке из соединения серы и молибдена. Такие пленки найдут применение при создании прозрачной электроники будущего, пишут физики в журнале Advanced Material Interfaces.

«Мы ожидаем, что в области квазидвумерных металлов все только начинается. Еще вчера они были недоступны даже ученым. Сегодня мы можем говорить о больших перспективах предложенной нами технологии гибкой и прозрачной электроники завтра увидеть его в производстве, и мы над этим работаем, — говорит Алексей Арсенин, директор Центра фотоники и 2D-материалов Московского физико-технического института.

Химики, физики и другие представители естествознания давно считали, что в природе могут существовать только полностью «трехмерные» материалы, имеющие высоту, ширину и длину. Эти представления стали меняться лишь в начале 50-х годов прошлого века, когда физики-теоретики доказали, что «плоские» атомные структуры в принципе могут существовать.

После долгих безуспешных попыток создать такой материал, эта проблема была решена в 2004 году парой российско-британских физиков — Андреем Геймом и Константином Новоселовым. Они открыли очень простой, но очень изобретательный и эффективный способ производства графена, «плоской» формы углерода, играя с кусочками графита и изучая их электрические свойства.

В течение следующих 15 лет физики и химики открыли десятки подобных материалов, некоторые из которых оказались даже интереснее графена. Некоторые из них состоят не только из атомов одного химического элемента, но и из двух и даже трех разных компонентов, например, «плоские» магниты на основе соединений хрома и йода, а также редкоземельных металлов и кремния.

Как сообщает пресс-служба МФТИ, все эти успехи омрачало одно — ученые не могли создать по-настоящему «плоские» материалы из чистых металлов, которые были бы такими же прозрачными, как графен, и при этом сохраняли бы все свойства своих предков.

Проблема в том, что металлические стержни и пластины, в отличие от кристаллов графита или сульфида молибдена и других «плоских» материалов, не расслаиваются, что не позволяет «оторвать» единый слой атомов методом Хейма и Новоселова или более изощренными методами для изготовления таких двухмерных конструкций.
Эту проблему, как выяснили российские исследователи, можно решить путем нанесения паров металла на поверхность других плоских материалов. Первоначально исследователи проводили аналогичные эксперименты с графеном, но быстро выяснилось, что золото крайне плохо и странно «прилипает» к листам «нобелевского углерода», образуя не пленку, а своеобразный частокол из столбов.

Первые неудачи не отпугнули ученых, и они повторили эти опыты с сульфидом молибдена, надеясь, что сера будет более активно соединяться с атомами золота, чем с углеродом. Это усилие полностью себя оправдало — российские исследователи получили очень качественные пленки золота толщиной всего 3-4 нанометра, не лишая их проводящих свойств.

Такие «бутерброды» из сульфида молибдена и золота, поясняют исследователи, почти полностью прозрачны для света, и их можно прикреплять к любому другому гибкому или жесткому материалу и комбинировать с другими плоскими материалами.

Как надеются исследователи, их детище найдет свое место не только в создании гибкой и прозрачной электроники, но и в других областях науки и техники. Например, такие конструкции помогут нейрофизиологам создавать очень точные и небольшие наборы электродов, которые позволят подключать новые конечности и другие «гаджеты» к мозгу человека или животного.